Generator biogazu

Biogaz jest odnawialnym, a zarazem czystym źródłem energii. Gaz wytwarzany w procesie biofermentacji to Biogaz jest odnawialnym i czystym źródłem energii. Gaz powstający w wyniku biofermentacji nie zanieczyszcza środowiska; faktycznie zmniejsza emisję gazów cieplarnianych (tj. zmniejsza efekt cieplarniany). W procesie nie zachodzi spalanie, co oznacza zerową emisję gazów cieplarnianych do atmosfery; dlatego też wykorzystywanie gazu pochodzącego z odpadów jako formy energii to świetny sposób na walkę z globalnym ociepleniem.

Nie jest zaskoczeniem, że troska o środowisko jest głównym powodem szerszego upowszechnienia się wykorzystania biogazu. Biogazownie znacząco ograniczają efekt cieplarniany: obniżają emisję metanu wychwytując ten szkodliwy gaz i wykorzystując go jako paliwo. Wytwarzanie biogazu pomaga zmniejszyć zależność od paliw kopalnych, takich jak ropa naftowa i węgiel.

Kolejną zaletą biogazu jest to, że w przeciwieństwie do innych rodzajów energii odnawialnej, proces wytwarzania gazu jest naturalny i nie wymaga energii do procesu wytwarzania. Ponadto surowce wykorzystywane do produkcji biogazu są odnawialne, ponieważ drzewa i rośliny uprawne będą nadal rosły. Obornik, resztki jedzenia i pozostałości pożniwne to surowce, które będą zawsze dostępne, co czyni tę opcję wysoce zrównoważoną.

Przepełnione wysypiska śmieci nie tylko rozprzestrzeniają nieprzyjemny zapach, ale także umożliwiają przedostawanie się toksycznych cieczy do podziemnych źródeł wody.

Kolejną zaletą biogazu jest to, że wytwarzanie biogazu może poprawić jakość wody. Co więcej, fermentacja beztlenowa dezaktywuje patogeny i pasożyty; w związku z tym jest również dość skuteczny w zmniejszaniu częstości występowania chorób przenoszonych przez wodę. Podobnie znacznie poprawia się zbiórka i zagospodarowanie odpadów na obszarach, na których znajdują się biogazownie. To z kolei prowadzi do poprawy środowiska, warunków sanitarnych i higieny.

Produktem ubocznym procesu wytwarzania biogazu jest wzbogacony organiczny poferment, który stanowi doskonałe uzupełnienie lub substytut nawozów sztucznych. Wypływ nawozów z komory fermentacyjnej może przyspieszyć wzrost roślin i ich odporność na choroby, podczas gdy nawozy dostępne w handlu zawierają substancje chemiczne o działaniu toksycznym i mogące między innymi powodować zatrucie pokarmowe.

Technologia stosowana do produkcji biogazu jest dość tania. Jest łatwy w konfiguracji i wymaga niewielkich inwestycji, jeśli jest używany na małą skalę. Małe biofermentatory mogą być używane bezpośrednio w domu, wykorzystując odpady kuchenne i odchody zwierzęce. System gospodarstwa domowego zwraca się po pewnym czasie, a materiały użyte do jego wytworzenia są całkowicie bezpłatne. Wytworzony gaz można bezpośrednio wykorzystać do gotowania i wytwarzania energii elektrycznej. Dzięki temu koszty produkcji biogazu są stosunkowo niskie.

Gospodarstwa rolne mogą na co dzień wykorzystywać biogazownie i odpady wytwarzane przez zwierzęta gospodarskie. Produkty przemiany materii pochodzące z jednej krowy mogą dostarczyć energii wystarczającej do zasilania żarówki przez cały dzień.

W dużych zakładach biogaz można również sprężyć w celu uzyskania jakości gazu ziemnego i wykorzystać do zasilania samochodów. Budowa takich zakładów wymaga stosunkowo niewielkich inwestycji kapitałowych i tworzy zielone miejsca pracy. Na przykład w Indiach utworzono 10 milionów miejsc pracy, głównie na obszarach wiejskich, w zakładach i przy zbiórce odpadów organicznych.

Generatory biogazu ratują kobiety i dzieci przed trudnym zadaniem zbierania drewna opałowego. Dzięki temu zostaje więcej czasu na gotowanie i sprzątanie. Co ważniejsze, gotowanie na kuchence gazowej, a nie na otwartym ogniu, zapobiega narażeniu rodziny na dym w kuchni. Pomaga to zapobiegać śmiertelnym chorobom układu oddechowego. Niestety, 4,3 miliona ludzi rocznie umiera przedwcześnie z powodu chorób związanych z zanieczyszczeniem powietrza w gospodarstwach domowych, spowodowanym nieefektywnym wykorzystaniem paliw stałych do gotowania.

Najbardziej powszechnym ze wszystkich zastosowań jest biogaz do wytwarzania energii elektrycznej. Biogaz wytwarzany z materiału roślinnego oferuje odnawialny sposób wytwarzania energii elektrycznej. W przeciwieństwie do energii słonecznej dostępnej tylko w ciągu dnia lub energii wiatrowej wytwarzanej tylko sporadycznie, biogaz wykorzystuje niezawodne rośliny polowe uprawiane i zbierane przez rolników.

Biogaz posiada energię chemiczną, dlatego też energia elektryczna z biogazu powstaje w wyniku przekształcenia tej energii chemicznej w energię mechaniczną, a ostatecznie w energię elektryczną. Odbywa się to poprzez zastosowanie przetworników, takich jak generatory i turbiny, które przekształcają energię z jednej postaci w drugą. Energia elektryczna może być wykorzystywana zarówno w gospodarstwie domowym, jak i komercyjnie, ponieważ można ją wytwarzać na małą i dużą skalę.

Podłączyć źródło biogazu do wlotu silnika gazowego. Źródłem biogazu może być butla zawierająca gaz pod ciśnieniem lub bezpośrednio z komory fermentacyjnej, która umożliwia rozkład materiału organicznego. Silnik gazowy działa podobnie jak samochód, ponieważ składa się z tłoków, w których spalany jest gaz i obracający wał, zamieniający energię chemiczną biogazu na energię mechaniczną poprzez ruch.

Silnik gazowy podłączyć do generatora prądu przemiennego w taki sposób, aby obracający się wał napędzał generator prądu przemiennego. Ruch przenoszony na generator prądu przemiennego wytwarza energię elektryczną poprzez magnetyzm.

Wykorzystanie biogazu do wytwarzania ciepła i energii w skojarzeniu powinno być tak powszechne, jak wytwarzanie energii elektrycznej, jednak dodatkowa elektrociepłownia wymaga dodatkowych inwestycji, dlatego nie można instalować dodatkowego wyposażenia potrzebnego do wykorzystania ciepła odpadowego. Ilekroć tak się dzieje, należy to postrzegać jako straconą szansę. Prawie zawsze można wykorzystać ciepło, wytwarzając energię elektryczną. Energia, która w przeciwnym razie musiałaby zostać zmarnowana, odprowadzana do powietrza wokół wentylatorów chłodzących.

Cennym składnikiem biogazu jest metan (CH4), który zazwyczaj stanowi 60%, resztę stanowi dwutlenek węgla (CO2) i niewielkie ilości innych gazów. Udział metanu zależy od surowca i wydajności procesu, przy czym zawartość metanu waha się od 40% do 70%. Biogaz jest nasycony i zawiera H2S, a najprostsze zastosowanie ma w kotle do wytworzenia gorącej wody lub pary.

Najbardziej powszechnym zastosowaniem jest biogaz zasilający silnik spalinowy na gaz wewnętrznego spalania w jednostce skojarzonego wytwarzania ciepła i energii (CHP) w celu produkcji energii elektrycznej i ciepła. W Szwecji sprężony gaz wykorzystywany jest jako paliwo do pojazdów. Istnieje wiele stacji tankowania biogazu do samochodów osobowych i autobusów. Gaz może być także uszlachetniany i wykorzystywany w sieciach gazowniczych. Prowadzone są także badania nad wykorzystaniem biogazu w ogniwach paliwowych ze stałym tlenkiem.

Biogaz można spalać bezpośrednio w celu wytworzenia ciepła. W tym przypadku nie ma potrzeby płukania siarkowodoru zawartego w biogazie. Zwykle w procesie wykorzystuje się palnik dwupaliwowy, a wydajność konwersji wynosi od 80 do 90%. Głównymi elementami systemu są komora fermentacyjna beztlenowa, zbiornik biogazu, wyłącznik ciśnieniowy, wentylator wspomagający, zawór elektromagnetyczny, palnik dwupaliwowy i dmuchawa powietrza do spalania.

Teoretycznie biogaz można bezpośrednio przekształcić w energię elektryczną za pomocą ogniwa paliwowego. Jednak proces ten wymaga bardzo czystego gazu i drogich ogniw paliwowych. Dlatego też opcja ta jest nadal przedmiotem badań i obecnie nie jest opcją praktyczną. Konwersja biogazu na energię elektryczną za pomocą agregatu prądotwórczego jest znacznie bardziej praktyczna.

Aby zrozumieć zastosowanie biogazu jako paliwa dodawanego do rurociągów dostarczających gaz ziemny zasilany paliwami kopalnymi, należy wyjaśnić.

Po oczyszczeniu w stopniu odpowiednim do wtłaczania do rurociągu gazu ziemnego czysty gaz nazywany jest zwykle „biometanem”. Wtłaczany w ten sposób biometan jest poszukiwany w wielu krajach, w których ludność pragnie przestrzegać metod ograniczania zmian klimatycznych. Przemysł gazowniczy nazywa sprężony biometan „odnawialnym gazem ziemnym”, w skrócie RNG.

Według danych Koalicji na rzecz Odnawialnego Gazu Ziemnego z ponad 1000 składowisk, które mogłyby nadawać się do produkcji biogazu, jedynie 42 projekty polegające na przetwarzaniu gazu na energię ze składowisk o wysokim BTU produkują RNG, biometan, ulepszony lub biogaz o jakości rurociągowej.

Coraz częściej zwraca się do lokalnych przedsiębiorstw zajmujących się dystrybucją i rurociągami przesyłowymi gazu o zakup i/lub dostawę odnawialnego gazu ziemnego (RNG) do istniejących linii w celu ogólnej dystrybucji. RNG powstaje w wyniku beztlenowego rozkładu szerokiej gamy materiałów organicznych, w tym odpadów mleczarskich i rolniczych, a także ścieków i składowisk śmieci.

W branży gazu ziemnego termin „biogaz” odnosi się do gazu produkowanego bezpośrednio z komór fermentacyjnych lub składowisk odpadów; często jest spalany w generatorach lub poza nimi w celu konwersji na energię elektryczną lub po prostu spalany na pochodniach. Docelowym produktem, który ma zostać włączony do sieci gazociągów ziemnych, jest oczyszczony biogaz lub biometan, dziś częściej nazywany RNG.

Jeśli biogaz jest skoncentrowany i sprężony, istnieje idealne zastosowanie biogazu w transporcie samochodowym. Biogaz napędza samochody. Szacuje się, że już w 2007 r. na całym świecie, głównie w Europie, ulepszonym biogazem zasilanych było około 12000 pojazdów. Dużą zaletą w transporcie może być to, że flota samochodów ciężarowych może być bardzo wydajnie zasilana biogazem, jeśli pojazdy będą tankowane w tym samym miejscu, co biogazownia. Jeśli tak, transport biogazu do miejsca wykorzystania nie wiąże się z żadnymi kosztami.